塑料密度、硬度等六大物性調(diào)整基本方法

2015-8-7 8:54:53 來源：中國塑料咨詢網(wǎng)

    在實(shí)際應(yīng)用中，很少有塑料能*具體的應(yīng)用要求；這就要求我們對塑料的物性進(jìn)行一些適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。在改性廠內(nèi)部，塑料的物性調(diào)整是工程師的*技能之一；本文從6方面羅列了塑料物性調(diào)整的技巧，希望對初學(xué)者和對改性塑料感興趣的朋友有些幫助，并希望資深專家能在下面的評論處分享您寶貴的意見！

    一.如何降低塑料的密度？

    降低塑料的密度是指通過適當(dāng)?shù)霓k法，使塑料原有的相對密度下降，以適應(yīng)不同應(yīng)用場合的需要。

    降低塑料的密度方法有發(fā)泡改性、添加輕質(zhì)填料及共混輕質(zhì)樹脂三種。

    1.發(fā)泡改性

    塑料制品的發(fā)泡成型是降低其密度的zui有效方法。而添加輕質(zhì)添料和共混輕質(zhì)樹脂兩種改性方法，只能小幅度地降低密度，其降幅一般只有50%左右，zui低相對密度只能達(dá)到0.5左右。塑料發(fā)泡制品的密度變化范圍很廣范，相對密度zui低可達(dá)到10-3。

    2.添加輕質(zhì)填料

    這種方法使密度降低幅度比較小，一般zui低可下降到相對密度0.4—0.5左右。填料的相對密度大都比塑料大，比塑料相對密度小的填料品種只有如下幾種。

    1）微珠類

    a.玻璃中空微球（漂珠）相對密度為0.4—0.7，主要用于熱固性樹脂；

    b.酚醛微珠相對密度為0.1。

    2）有機(jī)填料類

    a.軟木粉相對密度0.5，表觀密度0.05—0.06；

    b.纖維粉屑、棉屑相對密度0.2—0.3；

    c.果殼農(nóng)作物如稻草粉、花生粉及椰殼粉等。

    3.共混輕質(zhì)樹脂

    還有一種輕質(zhì)填料:木粉，也就是木材的細(xì)小纖維啦,很輕的.但也有一定的局限性,可根據(jù)自己采用不同的方法。

    這種方法使密度降低幅度比較小，一般zui低可下降到相對密度0.4—0.5左右。填料的相對密度大都比塑料大，比塑料相對密度小的填料品種只有如下幾種。

    二.如何提高塑料的密度？

    提高塑料的密度是使原樹脂相對密度升高的一種方法，主要為添加重質(zhì)填料和共混重質(zhì)樹脂。

    1.添加重質(zhì)填料包括：

    (1)金屬粉

    (2)重質(zhì)礦物填料

    2.共混重質(zhì)樹脂

    此種方法提高幅度比較小，一般zui高只能達(dá)到50%左右。主要適于一些輕質(zhì)樹脂如PE、PP、PS、EVA、PA1010及PPO等。常加入的重質(zhì)樹脂有：PTFE、FEP、PPS及POM等。

    三.如何改變塑料的硬度？

    1.硬度的概念及表示方法

    硬度是指材料抵抗其它較硬物體壓入其表面的能力。

    硬度值的大小是表征材料軟硬程度的有條件的定量反映，它不是一個(gè)單純而確定的物理量。硬度值的大小不僅取決于材料的本身，而且取決于測試條件和測定方法，即不同的硬度測量方法，對同一種材料測定的硬度值不盡相同。因此，要比較材料之間的硬度大小，必須用同一種測量方法測量的硬度值，才有可比性。

    常用于表示硬度的方法有如下幾種：

    a.邵氏硬度

    b.洛氏硬度

    c.莫氏硬度

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    2.共混改進(jìn)塑料的硬度

    塑料共混改進(jìn)方法即在低硬度樹脂中共混高硬度樹脂，以提高其整體硬度。常見的共混樹脂有：PS、PMMA、ABS及MF等，需要改性的樹脂主要為PE類、PA、PTFE及PP等。

    3.復(fù)合改進(jìn)塑料的硬度

    塑料復(fù)合改進(jìn)硬度的方法即在低硬度塑料制品表面上復(fù)合一層高硬度樹脂。此方法主要適合于擠出制品，如板、片、膜及管材等。常用的復(fù)合樹脂為PS、PMMA、ABS及MF等。

    4.塑料的表面硬度改進(jìn)

    該方法是指只改善塑料制品外表的硬度，而制品內(nèi)部的硬度不變。這是一種低成本的硬度改進(jìn)方法。

    這種改性方法主要用于殼體、裝飾材料、光學(xué)材料及日用品等。這種改性方法主要包括涂層、鍍層及表面處理三種方法。

    四.如何改善塑料的柔性？

    從直觀上講，塑料的柔性是指塑料制品的柔軟程度，即塑料制品越軟，其柔性越好。在高分子物理學(xué)中，對柔性的定義為高分子鏈能夠改變其均象的性質(zhì)。一種塑料的柔性大小取決于其聚合物的分子鏈結(jié)構(gòu)。

    1.添加增塑劑

    增塑劑是指可提高聚合物塑性的一類物質(zhì)，它主要用于PVC樹脂，在PVC中的用量可占整個(gè)增塑劑用量的98%以上。除PVC外，增塑劑還用于PVDC、CPE、SBS、聚乙酸乙烯酯、硝酸纖維素、PA、ABS及PVA等聚合物中。

    2.增塑劑的主要作用如下：

    a．降低聚合物熔融溫度及熔體粘度，從而降低其成型加工溫度。  

    b．使聚合物制品具有柔軟性、彈性及耐低溫性能。

    3.增塑劑的具體作用機(jī)理如下：

    a．體積效應(yīng)

    b．屏蔽效應(yīng)      

    五.改進(jìn)塑料透明度

    1.塑料透明度的指標(biāo)

    衡量塑料透明性的好壞，有許多標(biāo)準(zhǔn)，有透光率、霧度、折光指數(shù)、雙折射及色散等。

    在上述指標(biāo)中，透光率和霧度二個(gè)指標(biāo)主要表征材料的透光性，而折光指數(shù)、雙折射及色散三個(gè)指標(biāo)主要用于表征材料的透光質(zhì)量。一種好的透明性材料，要求上述性能指標(biāo)優(yōu)異且均衡。

    2.透明性的分類

    按材料的透光率大小，可以將其分為：

    透明材料：波長400NM－800NM可見光的透光率在80％以上；

    半透明材料：400NM－800NM可見光的透光率在50％－80％之間；

    不透明材料：400NM－800NM可見光的折射率在50％以下。

    1）透明性樹脂：

    主要包括PMMA、PC、PS、PET、PES、J。D系列、CR－39、SAN（又稱AS）、TPX、HEMA、BS（又稱K樹脂）等；

    2）半透明樹脂：

    主要包括PE、PP、PA等；

    3）不透明樹脂：ABS、POM、PTFE、PF等。

    3.改進(jìn)塑料透明性的原理及方法

    1）原理

    降低結(jié)晶度，控制潔凈的質(zhì)量，提高折射率，降低雙折射。

    2）方法

    ①添加改進(jìn)塑料的透明性，可以添加成核劑，這是增大透明樹脂透光率zui有效的方法，它可以促進(jìn)結(jié)晶的小分子物質(zhì)。它在樹脂中可以起到晶核的作用。使原油的均相變成異相成核，增加結(jié)晶體系內(nèi)晶核的數(shù)量，使微晶的數(shù)量增多，球晶數(shù)目減少，從而使晶體尺寸變相，樹脂的透明性提高。

    成核劑的種類很多，可以分為透明成核劑（山梨糖醇系、磷系）和標(biāo)準(zhǔn)型成核劑（羧酸類、羧酸鹽、無機(jī)物）兩種。作為透明改性的成核劑，一般要選擇透明成核劑；有時(shí)也可選用標(biāo)準(zhǔn)型成核劑，但要嚴(yán)格控制加入量。

    ②共混改進(jìn)塑料的透明性，就是在透明樹脂中加入其他樹脂，提高透明性。

    ③雙向拉伸改進(jìn)塑料的透明性，可以使制品中原有的結(jié)晶顆粒破碎使晶體尺寸變小，到達(dá)提高透光率的目的。

    六.改進(jìn)塑料光澤度

    改進(jìn)塑料光澤的方法包括兩方面，一方面是提高塑料制品的表面光澤度，稱為增亮改性；另一方面是降低塑料制品的表面光澤度，稱為消光改性。以下主要介紹塑料的增亮方法：

    塑料的增亮即提高塑料制品的表面光澤度或光潔度，具體方法除原料的合理選取外，還有添加增亮法、共混增亮法、形態(tài)控制增亮法、成型設(shè)備光潔度的控制、二次加工增亮法及表面涂層增亮法等。

    1.塑料原料的選取

    塑料原料的合理選取是提高塑料制品表面光潔度zui基本的因素原料選取得好，則光澤度提高則容易；反之，則比較困難。

    塑料原料可以分成樹脂和添加劑兩大類。

    2.樹脂的選擇

    樹脂本身的特征對塑料制品的表面光澤度影響較大，是控制塑料制品表面光澤度的zui有效方法。其對相應(yīng)塑料制品表面光澤的影響主要取決二于如下幾個(gè)方面：

    1)樹脂的品種

    不同的樹脂品種共相應(yīng)制品的光澤性大不相同，一般認(rèn)為下列樹脂對應(yīng)制品的光澤性比較好：蜜胺樹脂、ABS、PP、HIPS、PA、POM、PMMA及PPO等，其中蜜胺樹脂和ABS兩種光澤性zui突出。

    對同一種樹脂而言，合成方法不同，其樹脂對應(yīng)制品光澤度也不相同。例如：

    a、對PP而言，不同聚合方法合成品種的光澤度大小如下：PP-R>均聚PP>嵌段共聚PP。

    b、對PE而言，三種不同品種的光澤度大小如下：LDPE>LLDPE>HDPE

    c、對PVC而言，乳液法PVC樹脂比懸浮法PVC樹脂的光澤度高。

    d、對于PS樹脂而言，高抗沖聚笨乙烯（HIPS）的光澤度大于通用聚苯乙烯（GPPS）

    2)樹脂的特性

    對同一種樹脂而言。其具體特性不同，光澤度也不相同，在樹脂的特性中對光澤度有影響的特性主要有如下幾種。

    a、熔體流動(dòng)速率(MFR)一般越大，其相應(yīng)制品的光澤度越大。

    b、分子量的影響分子量的影響主要體現(xiàn)在分子量分布寬度上。分子量分布越寬，其相應(yīng)制品的光澤度下降。這主要是因?yàn)榉肿恿糠植紝?，材料的不?guī)整性增大了。

    c、吸水率的影響吸水率高的樹脂，吸水率對其相應(yīng)制品的光澤度影響較大。如分子中含有酯基（-COOR）及酞胺基（-CONH2）的PA、PI、PSF及PC等，如不進(jìn)行干燥或干燥不*，會在制品表面產(chǎn)出水波紋、氣泡、銀絲、斑紋、毛疵等，從而使表面光澤度大大下降。

    3.添加劑的選擇

    在所有的塑料用添加劑中，對光澤度影響zui大的為填料；其次還有增塑劑、穩(wěn)定劑及阻燃劑等，但影響較小。

    填料的影響

    填料對光澤度的影響可分為如下幾個(gè)方面:

    a、填料的品種

    不同填料品種對光澤度的影響不同。除玻璃微珠外幾乎所有的填料都會使填充制品的光澤度下降，只是下降幅度不同而已。

    幾種填料對填充制品光澤度影響大小次序如下：

    金屬鹽>玻璃纖維<滑石粉<云母

    b、填料的形狀

    填料粒子的微觀形狀不同，對填充制品光澤度的影響也不同，其影響大小的次序?yàn)椋?/span>

    球狀<粒狀<針狀<片狀

    c、填料的粒度

    填料的粒度越小，填料制品的光澤度下降幅度小。另外，填料粒度的分布寬度大小不同，對填充制品的光澤度影響也不同。其影響規(guī)律為：填料粒度分布越寬，填充制品的表面光澤度越低。這主要是因?yàn)樘盍系牧６确秶嗖钤酱螅畛渲破返谋砻嬖酵拱疾黄?，入射光越易產(chǎn)生漫反射現(xiàn)象。

    d、填料的填充量

    填料的填充增大，填充制品的表面光澤度降低。以CaCO3填充PP體系為例，當(dāng)CaCO3填充量為5%時(shí)，填充制品的表面光澤度為50%。當(dāng)CaCO3填充量為15%時(shí)，填充品的光澤度則下降為32%。